Z čeho je guma vyrobena: přírodní latex, syntetické polymery a směsi

V typické směsi běhounu pneumatiky tvoří pryžový polymer pouze asi 47 procent celkové hmotnosti. Zbytek přichází do mixéru jako saze, procesní olej, oxid zinečnatý, síra, urychlovače a antidegradanty. Tento jediný podíl je nejrychlejším způsobem, jak odpovědět na otázku, z čeho je pryž vyrobena, protože materiál, který lidé skutečně řežou, formují a prodávají, není jedna látka. Jde o polymer plus pečlivě odvážený balík chemie.

Krátká odpověď: Polymerová páteř plus směšovací balíček

Pryž je vyrobena z polymeru s dlouhým řetězcem v kombinaci s plnivy, oleji, vulkanizačními prostředky a ochrannými chemikáliemi. Samotný polymer je buď cis-1,4-polyisopren získaný ze stromu Hevea brasiliensis, nebo syntetický řetězec zabudovaný v reaktoru z monomerů získaných z ropy a zemního plynu. Vše ostatní v receptuře existuje proto, aby byl tento řetěz zpracovatelný, odolný a předvídatelný v provozu.

Isopren, pětiuhlíkový monomer za přírodním kaučukem, je malá molekula. Polymerace spojuje tisíce těchto jednotek od hlavy k patě do řetězce, jehož molekulová hmotnost může dosáhnout několika set tisíc gramů na mol. Tato délka umožňuje materiálu natáhnout se na několikanásobek své původní délky a zotavit se, za předpokladu, že jsou řetězy ukotveny k sobě navzájem.

Surový polymer sám o sobě je na výrobní lince téměř nepoužitelný. Nevulkanizovaný přírodní kaučuk je lepkavý v teplém počasí a křehký v chladném počasí a při teplotách nad 60 stupňů Celsia rychle ztrácí pevnost. Balíček směsí opravuje tyto slabiny, a proto téměř každá specifikace, kterou kdy čtete, popisuje směs, nikoli polymer.

Přírodní kaučuk: Co pochází ze stromu

Přírodní kaučuk se vyrábí z polního latexu, mléčné suspenze, která obsahuje zhruba 30 až 40 procent polyisoprenu, 55 až 65 procent vody a malou, ale důležitou frakci bílkovin, lipidů, cukrů a minerálních solí. Nepryžová frakce je hmotnostně nepatrná, ale řídí chování při léčbě, zápach, stárnutí a riziko alergie.

Sklizeň začíná, když je strom starý asi pět až sedm let. Tapper oholí tenkou spirálu kůry, latex nateče do kelímku a tekutina se konzervuje čpavkem pro přepravu. V továrně je latex koagulován kyselinou mravenčí a poté zpracován do jedné ze tří komerčních forem: neuzené pláty, žebrované uzené pláty nebo pryžová drť prodávaná v technicky specifikovaných jakostech.

Pro hlubší srovnání dvou polymerních cest je uvedeno rozdělení přírodní latex a syntetické polymery stojí za přečtení spolu se specifikacemi surovin, které obdržíte od svého dodavatele.

Syntetický kaučuk: Co pochází z rafinérie

Syntetický kaučuk se vyrábí z monomerů získaných z ropy a zemního plynu, poté se polymeruje v reaktoru za kontrolované teploty, tlaku a podmínek katalyzátoru. Vzhledem k tomu, že poměry monomerů lze upravit v rámci těsných oken, výsledný polymer je mnohem konzistentnější vsádka k vsázce než plantážní kaučuk.

Systém názvů ISO 1629 seskupuje tyto materiály podle struktury jejich páteře. Typy s příponou R, jako je NR, SBR, BR, NBR a CR, mají nenasycené uhlíkové řetězce a snadno se vytvrzují sírou. Typy s příponou M, včetně EPDM a silikonu, mají nasycené řetězce a normálně místo toho potřebují peroxid, pryskyřici nebo podobný vytvrzovací systém.

Co jiného obsahuje: Receptura na míchání

Na 100 dílů kaučuku obsahuje směs pro všeobecné použití obvykle 40 až 60 phr sazí, 5 až 30 phr procesního oleje, 3 až 5 phr oxidu zinečnatého, 1 až 2 phr kyseliny stearové, 1,5 až 2,5 phr síry, 0,8 až 2 phr urychlovače a antigradu 1 až 1 Tyto hodnoty jsou pracovním rozsahem pro konvenční sírou vytvrzovanou směs a značně se posunou, jakmile do specifikace vstoupí tepelná odolnost, odolnost vůči oleji nebo nízké nastavení komprese.

Gumový stroj Banbury pro míchání pryže a plastů Vysoce výkonná míchačka s hydraulickým ovládáním a optimalizovaným rotorem pro rozptýlení sazí, procesního oleje a aditiv v kaučukových směsích. Zobrazit produkt →

Každé číslo v této větě se měří v phr, což znamená díly na sto pryže. Referenční hmotnost je vždy 100 dílů polymeru, nikdy ne hmotnost hotové směsi, takže recept lze zvětšit nebo snížit bez přepočítávání poměrů.

Rodiny přísad spadají do pěti funkčních skupin:

• Plniva, především saze a srážený oxid křemičitý, dodávají pevnost, tvrdost a odolnost proti oděru.
• Plastifikátory a procesní oleje změkčují směs, zlepšují tekutost a snižují teplotu míchání.
• Aktivátory, jako je oxid zinečnatý a kyselina stearová, převádějí urychlovač na jeho aktivní formu.
• Vulkanizační činidla, síra nebo peroxid, vytvářejí příčné vazby, díky nimž je pryž elastická.
• Antidegradanty, včetně aminů, fenolů a vosků, zpomalují stárnutí kyslíkem, ozónem a teplem.

Od polymeru k produktu: Čtyři kroky zpracování

Přeměna těchto složek na použitelnou součást probíhá ve čtyřech krocích a složení se v každém z nich mění. Chyby vážení několika gramů v 50 kilogramové dávce stačí k posunutí tvrdosti o několik bodů na stupnici IRHD.

3-válcový gumový kalandrovací stroj pro potahování a kalandrování Tříválcový kalandr s řízením PLC a nastavitelnou vzdáleností mezi rolemi pro potahování kordu, plátna nebo kalandrování plechů vnitřních vložek pneumatik. Zobrazit produkt →

Jak se složení zobrazuje na datovém listu

Gumový datový list uvádí identitu polymeru, poměry monomerů, limity kontaminace a chování při zpracování, což mění neviditelnou chemii na čísla, která můžete porovnávat. Přečtení těchto čísel proti aplikaci je nejrychlejší způsob, jak zachytit nesoulad dříve, než materiál dosáhne řádku.

• Obsah akrylonitrilu v NBR se pohybuje od přibližně 18 procent pro nízkou odolnost vůči oleji až po 42 procent pro silný kontakt s palivem.
• Vázaný styren v SBR je typicky kolem 23,5 procenta ve standardní jakosti emulze a vyšší styren zvyšuje přilnavost za mokra a hromadění tepla.
• Poměr etylenu a propylenu plus obsah ENB definují, jak EPDM vytvrzuje a jak dobře snáší ozón.
• Viskozita Mooney ML(1 4) při 100 stupních Celsia obvykle přistane mezi 40 a 80 pro směsnou směs.
• Obsah popela, těkavých látek a nečistot nastavuje strop výběru jakosti přírodního kaučuku.

Tam, kde na specifikaci záleží nejvíce, by měly být údaje o sloučenině porovnány s hotovým dílem, nikoli s polymerem samotným. Stejná úvaha platí napříč průmyslové pryžové výrobky od plechů a rohoží až po kryty hadic a pásové směsi.

Reclaimed Rubber: Složení po druhém životě

Regenerovaná pryž se vyrábí z rozemletého šrotu, většinou pneumatik s ukončenou životností, který je devulkanizován a zušlechťován zpět na zpracovatelný plech. Materiál stále obsahuje uhlovodíky z pryže, ale také nese saze, olej, popel a zbytky vulkanizace, které byly v původní směsi.

Stroj na recyklaci odpadních pneumatik pro výrobu pryžového prášku Systém drcení, třídění a magnetické separace, který připravuje pryžový prášek o velikosti 10 mesh a -40 mesh z pneumatik na konci životnosti. Zobrazit produkt →

Proces začíná broušením, poté magnetickou separací oceli a odstraněním textilního vlákna. Následuje devulkanizace, buď termomechanická, chemická nebo pomocí mikrovln, a rafinace nakonec vytváří hladký plech. Typický regenerát obsahuje zhruba 40 až 50 procent kaučukových uhlovodíků, přičemž zbytek tvoří saze a minerální plniva.

Přidání rekultivace snižuje náklady na suroviny a odvádí šrot ze skládky, což je důvod, proč se pravidelně objevuje v rohožích, zakládacích klínech a jiném nekritickém zboží. Špatně se hodí pro dynamická těsnění nebo vysokoteplotní aplikace, kde je konzistentní nastavení komprese důležitější než cena.

Často kladené otázky

Je guma vyrobena z ropy?

Částečně. Syntetický kaučuk se vyrábí z monomerů, jako je butadien, styren a isopren, které pocházejí z ropy a zemního plynu. Přírodní kaučuk není, protože pochází z latexu stromu Hevea brasiliensis. Většina průmyslového pryžového zboží používá jedno nebo druhé a mnoho z nich používá obojí v jediné směsi.

Jaký je rozdíl mezi přírodním a syntetickým kaučukem na molekulární úrovni?

Přírodní kaučuk je téměř čistý cis-1,4-polyisopren, pravidelný řetězec, který pod napětím krystalizuje a poskytuje velmi vysokou pevnost. Syntetické druhy jsou vyrobeny ze dvou nebo více monomerů, takže řetězec nese po své délce různé postranní skupiny. Tyto postranní skupiny vytvářejí odolnost proti oleji v NBR nebo odolnost proti povětrnostním vlivům v EPDM.

Co znamená phr v receptuře na gumu?

Phr znamená díly na sto pryže. Každá složka je vyjádřena ve vztahu ke 100 hmotnostním dílům kaučukového polymeru, takže sloučenina s 50 phr sazí obsahuje polovinu černého množství než polymer. Je to poměrový systém, nikoli procento hotové směsi.

Dá se guma vyrobit bez síry?

Ano. EPDM, silikon a mnoho speciálních druhů se vytvrzují peroxidy, fenolickými pryskyřicemi nebo oxidy kovů místo síry. Síra zůstává nejběžnějším léčivem, protože je levná a dobře funguje s nenasycenými řetězci, jako jsou NR, SBR a NBR.